DE69937244T2 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF FLUOROETHANE - Google Patents
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Abstract
Description
ErfindungsgebietTHE iNVENTION field
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für fluorhaltiges Ethan, um 2-Chlor-1,1,1,2-tetrafluorethan (stellenweise als HCFC-124 abgekürzt) und/oder 2,2-Dichlor-1,1,1-trifluorethan (stellenweise als HCFC-123 abgekürzt) sowie 1,1,1,2,2-Pentafluorethan (stellenweise als HFC-125 abgekürzt) als Hauptreaktionsprodukte zu erhalten.The The present invention relates to a fluorine-containing production process Ethane to 2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane (in places as HCFC-124 abbreviated) and / or 2,2-dichloro-1,1,1-trifluoroethane (abbreviated in places as HCFC-123) as well as 1,1,1,2,2-pentafluoroethane (abbreviated in places as HFC-125) as Main reaction products to obtain.
Stand der TechnikState of the art
HFC-125
wird als eine Komponente in einem zu 1-Chlor-1,1-difluormethan (HCFC-22)
alternativen Kältegas
(Kältemittel)
verwendet, da sein Ozonzerstörungskoeffizient
gleich 0 ist. Als Herstellungsverfahren für HFC-125 unter Verwendung
von HCFC-124 als Material wird in der Veröffentlichung
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Ein
Fluorierungsverfahren für
Tetrachlorethylen mit einem Katalysator aus fluoriertem Aluminiumoxid wird
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Obwohl
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Überdies
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In
der
Die
Die
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben genannten Situation gemacht. Die Aufgabe ist es, durch Verbesserung des in der Fluorierungsreaktion verwendeten Katalysators ein Herstellungsverfahren für fluorhaltiges Ethan bereitzustellen, in welchem die Bildung von CFC-Nebenprodukten so niedrig wie möglich geregelt werden kann, wenn das fluorhaltige Ethan mit HFC-125 als Hauptreaktionsprodukt durch eine Fluorierungsreaktion erhalten wird, die Tetrachlorethylen oder HCFC-123 oder HCFC-124 als Ausgangsmaterial verwendet.The The present invention has been made in view of the above situation made. The task is to improve by the in the fluorination reaction used catalyst, a production process for fluorine-containing Provide ethane in which the formation of CFC by-products so low as possible can be regulated when the fluorine-containing ethane with HFC-125 as Main reaction product is obtained by a fluorination reaction, the tetrachlorethylene or HCFC-123 or HCFC-124 as starting material used.
Wesen der ErfindungEssence of the invention
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für fluorhaltiges Ethan, welches HFC-125 als Hauptkomponente aufweist, durch Fluorierung von mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tetrachlorethylen, HCFC-123 und HCFC-124, mit Fluorwasserstoff ist dadurch gekennzeichnet, dass Fluorchromoxid als Katalysator verwendet wird, welches einen Fluorgehalt von nicht weniger als 30 Gew.-% aufweist.The Production method according to the invention for fluorine-containing Ethane, which has HFC-125 as a main component, by fluorination of at least one compound selected from the group consisting from tetrachlorethylene, HCFC-123 and HCFC-124, with hydrogen fluoride is characterized in that fluorochrome oxide as a catalyst is used, which has a fluorine content of not less than 30 wt .-%.
Durch Erhöhung des Fluorgehalts des Fluorchromoxid-Katalysators kann fluorhaltiges Ethan mit HFC-125 als Hauptkomponente hergestellt werden, während die Bildung von CFC-Nebenprodukten so niedrig wie möglich geregelt werden kann, wenn dieser Katalysator bei der Fluorierungsreaktion des oben beschriebenen Ausgangsmaterials eingesetzt wird. In dem hierdurch hergestellten fluorhaltigen Ethan sind indes zusätzlich zu HFC-125 HCFC-123 und/oder HCFC-124 enthalten, wie es weiter unten beschrieben ist.By increase the fluorine content of the fluorochrome oxide catalyst may be fluorine-containing Ethane can be produced with HFC-125 as the main component, while the Formation of CFC by-products can be controlled as low as possible, when this catalyst in the fluorination reaction of the above Starting material is used. In the thus produced fluorine-containing ethane, however, are in addition to HFC-125 HCFC-123 and / or HCFC-124, as described below.
Das Ausgangsmaterial der vorliegenden Erfindung ist entweder ein Einzelmaterial, welches aus Tetrachlorethylen, HCFC-123 und HCFC-124 ausgewählt ist, oder eine Mischung von zweien oder mehreren davon.The Starting material of the present invention is either a single material, which is selected from tetrachlorethylene, HCFC-123 and HCFC-124, or a mixture of two or more thereof.
Das oben erwähnte HCFC-124 kann beispielsweise durch Fluorierung von HCFC-123 oder durch Reduktion von CFC-114a (2,2-Dichlor-1,1,1,2-tetrafluorethan) erhalten werden. Das oben beschriebene HCFC-123 kann beispielsweise durch Fluorierung von Tetrachlorethylen, durch Chlorierung von HCFC-133a (2-Chlor-1,1,1-trifluorethan) oder durch Reduktion von CFC-113a (1,1,1-Trichlor-2,2,2-trifluorethan) erhalten werden. Außerdem wird das oben beschriebene Tetrachlorethylen durch ein industriell übliches Verfahren, beispielsweise durch Chlorierung von Kohlenwasserstoffen oder deren Chlorderivaten bei deren eigener Pyrolysetemperatur, hergestellt.The mentioned above HCFC-124 can be synthesized, for example, by fluorination of HCFC-123 or by reduction of CFC-114a (2,2-dichloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane) to be obtained. For example, the above-described HCFC-123 by fluorination of tetrachlorethylene, by chlorination of HCFC-133a (2-chloro-1,1,1-trifluoroethane) or by reduction of CFC-113a (1,1,1-trichloro-2,2,2-trifluoroethane) to be obtained. Furthermore For example, the tetrachlorethylene described above is replaced by an industrially common one Process, for example by chlorination of hydrocarbons or their chlorine derivatives at their own pyrolysis temperature, produced.
Selbst wenn jetzt eine Fluorierungsreaktion durch HF unter Verwendung dieser ausgewählten Ausgangsmaterialien durchgeführt wird, kann das Verhältnis von CFCs/HFC-125 nicht durch konventionelle Verfahren niedrig gehalten werden. Der Mechanismus der Bildung von CFCs als Nebenprodukte wird unten beschrieben.Even if now a fluorination reaction by HF using this chosen Starting materials performed can, the ratio can of CFCs / HFC-125 is not kept low by conventional methods become. The mechanism of formation of CFCs as by-products will be described below.
Wenn das Ausgangsmaterial HCFC-124 ist, dann kann die Umsetzungsrate in HFC-125 unter gewöhnlichen Reaktionsbedingungen nicht 100% erreichen, und unreaktives HCFC-124 liegt im Reaktor vor. Dieses unreaktive HCFC-124 wird HCFC-123 bilden, welches sich aus der Reaktion mit einem Nebenprodukt, HCl, ergibt.If the starting material is HCFC-124, then the conversion rate in HFC-125 under ordinary Reaction conditions do not reach 100%, and unreactive HCFC-124 is present in the reactor. This unreactive HCFC-124 will form HCFC-123, which results from the reaction with a by-product, HCl.
Wenn auf der anderen Seite das Ausgangsmaterial HCFC-123 ist, dann sind die organischen Substanzen am Reaktorausgang nach der Fluorierungsreaktion hauptsächlich fluoriertes HCFC-124, HFC-125, durch HCl chloriertes Tetrachlorethylen, welches ein Nebenprodukt ist, und unreaktives HCFC-123.If on the other hand, the starting material HCFC-123 is, then the organic substances at the reactor outlet after the fluorination reaction mainly fluorinated HCFC-124, HFC-125, HCl chlorinated tetrachlorethylene, which is a by-product, and unreactive HCFC-123.
Wenn das Ausgangsmaterial Tetrachlorethylen ist, dann sind die organischen Substanzen am Reaktorausgang in ähnlicher Weise hauptsächlich HCFC-123, HCFC-124 und HFC-125.If the starting material is tetrachlorethylene, then the organic Substances at the reactor outlet in similar Way mainly HCFC-123, HCFC-124 and HFC-125.
Aus diesen Gasen, welche durch den Reaktor passieren, wird das Gas mit HFC-125 als Hauptkomponente abgetrennt, und das zurückbleibende Gas zu dem Reaktor zurückgeführt (recycelt), um die Ausbeute zu verbessern. Auf diese Weise wird sich unabhängig vom Ausgangsmaterial die Fluorierung der Mischung, welche hauptsächlich aus Tetrachlorethylen, HCFC-123 und HCFC-124 besteht, in dem Reaktor fortsetzen, obwohl die jeweilige Menge unterschiedlich ist. Aus diesem Grund werden HCFC-133a und HFC-134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan), die Nebenprodukte sind, wenn Tetrachlorethylen als Ausgangsmaterial verwendet wird, und CFCs, wie beispielsweise CFC-113a, CFC-114a und CFC-115, gebildet. In solchen Reaktionen gebildete CFCs werden nicht durch die Fluorierungsreaktion in HFC-125 umgesetzt und gehen bei der Herstellung verloren. Das gesamte CFC-113a und CFC-114a wird durch das Recycling der Reaktionsgase zu CFC-115 fluoriert. Da der Siedepunkt von CFC-115 in der Nähe dessen von HFC-125 liegt und die relative Flüchtigkeit nahe bei 1 liegt, ist die Trennung in einem gewöhnlichen Fraktionierer schwierig. Deren Trennung erfordert getrennte Einrichtungen zur extraktiven Destillation, was die Herstellungskosten erhöhen wird. Überdies sind CFCs verbotene Substanzen, wie unten beschrieben, da sie die Ozonschicht zerstören, und es ist notwendig, deren Freisetzung zu minimieren, um die globale Umwelt zu schützen. Deshalb sollten die Mengen an gebildeten CFCs, einschließlich CFC-115, so weit wie möglich reduziert werden.Out These gases, which pass through the reactor, the gas with HFC-125 as the main component separated, and the remaining Recycled gas to the reactor (recycled), to improve the yield. This way, regardless of Starting material, the fluorination of the mixture, which consists mainly Tetrachlorethylene, HCFC-123 and HCFC-124 persist in the reactor, although the quantity is different. For this reason are HCFC-133a and HFC-134a (1,1,1,2-tetrafluoroethane), the by-products are when tetrachlorethylene is used as the starting material, and CFCs such as CFC-113a, CFC-114a and CFC-115. CFCs formed in such reactions are not affected by the fluorination reaction implemented in HFC-125 and are lost in the production. The Whole CFC-113a and CFC-114a is made by recycling the reaction gases fluorinated to CFC-115. As the boiling point of CFC-115 is close to that of HFC-125 and the relative volatility is close to 1, is the separation in an ordinary Fractionator difficult. Their separation requires separate facilities for extractive distillation, which will increase the manufacturing cost. moreover CFCs are banned substances as described below since they are the Destroy ozone layer, and it is necessary to minimize their release to the global To protect the environment. Therefore, the amounts of CFCs formed, including CFC-115, as far as possible be reduced.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ernsthaft eine Fluorierungsreaktion von Tetrachlorethylen, HCFC-123 und HCFC-124 untersucht, um die vorliegende Erfindung zu erreichen, und haben herausgefunden, dass das Verhältnis von CFCs/HFC-125 (wenn Tetrachlorethylen als Ausgangsmaterial verwendet wird, dann das Verhältnis von CFCs zu dem gesamten HCFC-123, HCFC-124 und HFC-125) nicht mehr als 0,5% beträgt, wenn eine Fluorierungsreaktion unter Verwendung eines Fluorchromoxid-Katalysators, in welchem der Gehalt an Fluor nicht weniger als 30 Gew.-% beträgt, bei einer Reaktionstemperatur von 300°C durchgeführt wird, wenn Tetrachlorethylen als Ausgangsmaterial verwendet wird, nicht weniger als 1,0% beträgt, wenn HCFC-123 als Ausgangsmaterial verwendet wird, und nicht mehr als 0,1% beträgt, wenn HCFC-124 als Ausgangsmaterial verwendet wird, bei einer Reaktionstemperatur von 315°C.The Inventors of the present invention seriously have a fluorination reaction of tetrachlorethylene, HCFC-123 and HCFC-124 studied the to achieve the present invention, and have found that The relationship of CFCs / HFC-125 (when tetrachlorethylene is used as starting material, then the ratio of CFCs to the entire HCFC-123, HCFC-124 and HFC-125) than 0.5%, when a fluorination reaction using a fluorochrome oxide catalyst, in which the content of fluorine is not less than 30% by weight a reaction temperature of 300 ° C is performed, if tetrachlorethylene is used as starting material, not less than 1.0%, when HCFC-123 is used as starting material, and nothing more than 0.1%, when HCFC-124 is used as the starting material at a reaction temperature from 315 ° C.
Als
für die
Herstellung des Katalysators notwendiges Chromoxid wird ein solches
bevorzugt, welches hochaktiv mit einer spezifischen Oberfläche von
nicht weniger als 120 m2/g ist, wie in der
Die
Fluorierung des Chromoxids kann unter Verwendung eines beliebigen
bekannten Verfahrens, wie beispielsweise dem in der
In der vorliegenden Erfindung kann durch ein vom oben beschriebenen Verfahren verschiedenes Verfahren hergestelltes Fluorchromoxid ebenso wie durch ein bereits als Katalysator in der Fluorierungsreaktion von halogenierten Kohlenwasserstoffen verwendetes Fluorchromoxid als geeignete Katalysatoren verwendet werden. Wenn nämlich Fluorchromoxid mit einem niedrigeren Fluorgehalt vor der Reaktion über eine längere Zeit in der Fluorierungsreaktion von halogenierten Kohlenwasserstoffen verwendet wird, dann wird es einen höheren Fluorgehalt von nicht weniger als 30 Gew.-% aufweisen, was für die vorliegende Erfindung geeignet ist. Tatsächlich wurde in dem Experiment, in dem die Fluorierungsreaktion von HCFC-133a durchgeführt wurde, wobei das Molverhältnis von HF/HCFC-133a gleich 4 bei einer Reaktionstemperatur von 350°C über 140 Stunden war, Fluorchromoxid mit einem Fluorgehalt von 35,2 Gew.-% erhalten.In The present invention can be achieved by one of those described above The method of various methods produces fluorochrome oxide as well as by a catalyst already used in the fluorination reaction of halogenated hydrocarbons used fluorochrome oxide as suitable catalysts are used. Namely, when fluorochrome with a lower fluorine content before the reaction for a longer time in the fluorination reaction of halogenated hydrocarbons is used, then it becomes a higher fluorine content of not less than 30% by weight, which is for the present invention suitable is. Indeed was used in the experiment in which the fluorination reaction of HCFC-133a carried out was, the molar ratio of HF / HCFC-133a equal to 4 at a reaction temperature of 350 ° C for 140 hours was obtained, fluorochrome oxide having a fluorine content of 35.2 wt .-%.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass es äußerst wichtig ist, das Chromoxid nicht einfach zu fluorieren, sondern es so zu fluorieren, dass es einen Fluorgehalt von nicht weniger als 30 Gew.-% aufweist. Entsprechend den Erkenntnissen der Erfinder der vorliegenden Erfindung wird die Zielverbindung HFC-125 mit hoher Selektivität erhalten, und die Bildung von CFCs kann gut geregelt werden, wenn der Fluorierungsgrad (der Fluorgehalt) des Chromoxids so eingestellt wurde, dass er nicht weniger als 30 Gew.-% beträgt. Der bevorzugte Bereich für den Fluorgehalt beträgt 30 Gew.-% bis 45 Gew.-%.The Inventors of the present invention have found that it is extremely important is not easy to fluoride the chromium oxide, but so it too fluorinate that it has a fluorine content of not less than 30% by weight having. According to the findings of the present inventors Invention will obtain the target compound HFC-125 with high selectivity and the formation of CFCs can be well controlled when the degree of fluorination (the fluorine content) of the chromium oxide was adjusted so that it does not less than 30 wt .-% is. The preferred range for the fluorine content is From 30% to 45% by weight.
In der vorliegenden Erfindung beträgt die spezifische Oberfläche des Fluorchromoxid-Katalysators gewöhnlich 25 m2/g bis 130 m2/g und vorzugsweise 40 m2/g bis 100 m2/g, obwohl keine spezifischen Grenzen gesetzt sind.In the present invention, the specific surface area of the fluorochrome oxide catalyst is usually 25 m 2 / g to 130 m 2 / g, and preferably 40 m 2 / g to 100 m 2 / g, although no specific limits are set.
Die Fluorierungsreaktion der Ausgangsmaterialien mit HF in der vorliegenden Erfindung wird gewöhnlich bei einer Reaktionstemperatur von 250 bis 400°C und vorzugsweise bei 280 bis 350°C durchgeführt. Wenn die Kontakttemperatur und das Molverhältnis gleich sind, dann erhöht sich die Umsetzungsrate zu HFC-125 mit steigender Reaktionstemperatur. Indes ist es notwendig, die Reaktionstemperatur sorgfältig auszuwählen, da diese eine große Wirkung auf die Menge an gebildeten Nebenprodukten hat.The Fluorination reaction of the starting materials with HF in the present Invention becomes common at a reaction temperature of 250 to 400 ° C and preferably at 280 to 350 ° C performed. If the Contact temperature and the molar ratio are the same, then increases the conversion rate to HFC-125 with increasing reaction temperature. However, it is necessary to carefully select the reaction temperature since this one big one Has an effect on the amount of by-products formed.
Auch ist in der vorliegenden Erfindung das Verhältnis von in der Fluorierungsreaktion verwendetem HF zu dem wie oben beschriebenen Ausgangsmaterial nicht spezifisch begrenzt. Indes sind die Molverhältnisse von HF zu Tetrachlorethylen, von HF zu HCFC-124 und von HF zu HCFC-123 gewöhnlich im Bereich 1,5:1 bis 15:1 und bevorzugt im Bereich 2:1 bis 9:1 ausgewählt. Es ist insbesondere bevorzugt, die Fluorierungsreaktion unter gleichzeitigem Erhöhen des Verhältnisses der HF-Menge durchzuführen, um die Menge an gebildeten CFCs zu vermindern, welche den Nachteil aufweist, dass sie die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens selbst beeinträchtigt, da sie die Menge an recyceltem HF erhöht. Aus diesem Grund sind bei der Durchführung der Fluorierungsreaktion unter Berücksichtigung beider Bedingungen gut ausgewogene individuelle Reaktionsbedingungen praktischer.Also in the present invention is the ratio of in the fluorination reaction used HF to the starting material as described above not specifically limited. However, the molar ratios of HF to tetrachlorethylene, from HF to HCFC-124 and from HF to HCFC-123 usually in the range 1.5: 1 to 15: 1 and preferably in the range 2: 1 to 9: 1. It is particularly preferred the fluorination reaction while increasing the ratio to carry out the HF quantity, to reduce the amount of CFCs formed, which has the disadvantage indicates that they are the profitability of the process itself impaired because it increases the amount of recycled HF. That's why the implementation the fluorination reaction taking into account both conditions well-balanced individual reaction conditions more practical.
In der vorliegenden Erfindung gibt es indes keine spezielle Grenze hinsichtlich des Druckes der Fluorierungsreaktion der Ausgangsmaterialien, jedoch kann dieser auf der Grundlage dieser Bedingungen bestimmt werden, da die Trennung der Produkte und das Reinigungsverfahren unter bestimmten Druckbedingungen vorteilhaft sind. Die Reaktionsdrücke werden gewöhnlich im Bereich von 0,01 MPaG bis 2,0 MPaG festgesetzt.In however, there is no particular limit to the present invention with regard to the pressure of the fluorination reaction of the starting materials, however, this can be determined on the basis of these conditions Be as the separation of the products and the cleaning process are advantageous under certain pressure conditions. The reaction pressures are usually in the range of 0.01 MPaG to 2.0 MPaG.
In der vorliegenden Erfindung wird das HFC-125 enthaltende Gas, welches die Hauptkompontente darstellt, die durch die Fluorierungsreaktion des Ausgangsmaterials hergestellt wird, abgetrennt und einmal rückgewonnen. Danach wird der HCFC-123 und/oder HCFC-124 enthaltende Rückstand mehrere Male in den Reaktor rückrecycelt. Dies ist mit einer Verbesserung der Ausbeute von HFC-125 verbunden, und eine der bedeutendsten Ergebnisse dieser Erfindung ist, dass die Bildung von CFCs auch durch dieses Recycling geregelt werden kann.In The present invention is the gas containing HFC-125, which the major component represented by the fluorination reaction of the starting material, separated and recovered once. Thereafter, the residue containing HCFC-123 and / or HCFC-124 recycled several times into the reactor. This is associated with an improvement in the yield of HFC-125, and one of the most significant results of this invention is that The formation of CFCs can also be regulated by this recycling can.
Wenn die vorliegende Erfindung durchgeführt wird, dann ist es manchmal notwendig, auf das Phänomen des Abbaus des Katalysators mit der Zeit zu achten.If the present invention is carried out, then it is sometimes necessary, on the phenomenon the degradation of the catalyst with time to pay attention.
Falls der Abbau des Katalysators in der vorliegenden Erfindung besonders problematisch wird, dann ist es bevorzugt und effektiv, 0,1 mol-% bis 10 mol-% Sauerstoff in das Ausgangsmaterial einzuschließen, um den Abbau effektiv zu verhindern.If the degradation of the catalyst in the present invention particularly is problematic, then it is preferred and effective, 0.1 mol% To include 10 mol% of oxygen in the starting material to the To effectively prevent degradation.
Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability
In dem Herstellungsverfahren für fluorhaltiges Ethan der vorliegenden Erfindung kann fluorhaltiges Ethan mit HFC-125 als einer Hauptkomponente mit einem hohen Regulierungsgrad hinsichtlich der Bildung von CFCs hergestellt werden, da ein hochspezifisches Fluorchromoxid mit einem Fluorgehalt von nicht weniger als 30 Gew.-% als Katalysator verwendet wird, wenn die entweder einzeln oder als eine Mischung von aus der Gruppe bestehend aus Tetrachlorethylen, HCFC-123 und HCFC-124 ausgewählten Ausgangsmaterialien mit Fluorwasserstoff fluoriert werden.In the manufacturing process for fluorine-containing ethane of the present invention may fluorine-containing ethane with HFC-125 as a main component with a high degree of regulation with regard to the formation of CFCs as a highly specific Fluorochrome oxide having a fluorine content of not less than 30% by weight is used as a catalyst when used either individually or as a mixture of from the group consisting of tetrachlorethylene, HCFC-123 and HCFC-124 are selected Starting materials are fluorinated with hydrogen fluoride.
Beispielexample
Die folgenden Beispiele werden gegeben, um die vorliegende Erfindung weiter zu verdeutlichen. Indes ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.The The following examples are given to the present invention to clarify further. However, it should be understood that the present Invention is not limited to these examples.
Beispiel 1example 1
Der Fluorchromoxid-Katalysator wurde wie unten beschrieben hergestellt. Als erstes wurden 10% Ammoniakwasser zu 765 g 5,7% wässriger Chromnitratlösung gegeben. Nach Filtrieren und Waschen des erhaltenen Präzipitats wurde dieses bei 120°C über 12 Stunden an der Luft getrocknet, um Chromhydroxid zu ergeben. Dieses Chromhydroxid wurde zu Pellets mit 3,0 mm Durchmesser und 3,0 mm Höhe geformt, welche bei 400°C über 2 Stunden in einem Strom aus Stickstoffgas kalziniert wurden, um Chromoxid zu ergeben.The fluorochrome oxide catalyst was prepared as described below. First, 10% ammonia water was added to 765 g of 5.7% aqueous chromium nitrate solution. After filtering and washing the resulting precipitate, it was air dried at 120 ° C for 12 hours to give chromium hydroxide. This chromium hydroxide was formed into pellets of 3.0 mm in diameter and 3.0 mm in height, which calcined at 400 ° C for 2 hours in a stream of nitrogen gas to give chromium oxide.
Als nächstes wurde das Chromoxid stufenweise auf 200°C bis 360°C erwärmt, und nach Erreichen von 360°C wurde es mit Fluorwasserstoff über 220 Stunden fluoriert, um Fluorchromoxid zu ergeben. Die erhaltene spezifischen Oberfläche dieses Fluorchromoxids betrug nach dem BET-Verfahren 70 m2/g und der Fluorgehalt betrug 31,4 Gew.-%.Next, the chromium oxide was gradually heated to 200 ° C to 360 ° C, and after reaching 360 ° C, it was fluorinated with hydrogen fluoride for 220 hours to give fluorochrome oxide. The specific surface area of this fluorochrome oxide obtained by the BET method was 70 m 2 / g and the fluorine content was 31.4 wt%.
Anschließend wurde
unter Verwendung dieses Fluorchromoxids als Katalysator eine Fluorierungsreaktion
von HCFC-124 unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: 10
g Katalysator wurden verwendet; die Strömungsgeschwindigkeit des HCFC-134
betrug 50 Nml/min; die Strömungsgeschwindigkeit
des HF betrug 100 Nml/min; W/Fo betrug 4 (g·sec·Nml–1);
das Molverhältnis
von HF/HCFC-124 betrug 4; und die Reaktionstemperatur betrug 315°C. Dann wurde
der Katalysator für
die Reaktion in eine Hastelloy-C-Reaktionsröhre mit 15 mm Innendurchmesser
gegeben. Nach dem Waschen des Reaktionsgases mit Wasser wurde dieses unter Verwendung
einer Polapack-Q-Säule
gaschromatographisch analysiert. Die Ergebnisse sind in der Tabelle
1 gezeigt. Tabelle 1
- *W: Katalysatorgewicht (g), Fo: Gasströmungsgeschwindigkeit, umgerechnet in den Standardzustand (ml/sec).
- * W: Catalyst weight (g), Fo: Gas flow rate, converted to the standard state (ml / sec).
Beispiel 2Example 2
Die
Fluorierungsreaktion von HCFC-124 wurde unter ähnlichen Bedingungen wie in
Beispiel 1 durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass Fluorchromoxid (Fluorgehalt: 35,2 Gew.-%)
in der Fluorierungsreaktion von HCFC-133a verwendet wurde. Die Reaktionsergebnisse
sind in der Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
Beispiel 3Example 3
Die
Fluorierungsreaktion von HCFC-124 wurde unter ähnlichen Bedingungen wie in
Beispiel 1 durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass Fluorchromoxid (Fluorgehalt: 41,5 Gew.-%)
in der Fluorierungsreaktion von HCFC-133a verwendet wurde. Die Reaktionsergebnisse
sind in der Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3
Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1
Die
Fluorierungsreaktion von HCFC-124 wurde unter ähnlichen Bedingungen wie in
Beispiel 1 durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass ein Katalysator (spezifische Oberfläche: 140
m2/g, Fluorgehalt: 12 Gew.-%, bezeichnet
als ein „niedrig
fluorierter Katalysator"),
welcher unter Bedingungen für
die Fluorierung von Chromoxid bei 200°C über 2 Stunden erhalten worden
war, verwendet wurde. Die Reaktionsergebnisse sind in der Tabelle
4 gezeigt. Tabelle 4
Beispiel 4Example 4
Die
Fluorierungsreaktion von HCFC-124 wurde unter ähnlichen Bedingungen wie in
Beispiel 2 durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass die Strömungsgeschwindigkeit
von HCFC-124 auf 100 Nml/min, die Strömungsgeschwindigkeit von HF
auf 200 Nml/min und W/Fo auf 2 (g·sec·Nml–1)
gesetzt wurde. Die Reaktionsergebnisse sind in der Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5
Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2
Die
Fluorierungsreaktion von HCFC-124 wurde unter ähnlichen Bedingungen wie in
Beispiel 1 durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass ein Katalysator (Fluorgehalt: 25 Gew.-%),
welcher unter Bedingungen für
die Fluorierung von Chromoxid bei 360°C über 155 Stunden erhalten worden
war, eingesetzt wurde. Die Reaktionsergebnisse sind in der Tabelle
6 gezeigt. Tabelle 6
Vergleichsbeispiel 3Comparative Example 3
Die
Fluorierungsreaktion von HCFC-124 wurde unter ähnlichen Bedingungen wie in
Beispiel 4 durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass der in Vergleichsbeispiel 1 verwendete niedrig
fluorierte Katalysator eingesetzt wurde. Die Reaktionsergebnisse
sind in der Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7
Beispiel 5Example 5
Die
Fluorierungsreaktion von HCFC-124 wurde unter ähnlichen Bedingungen wie in
Beispiel 2 durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass das Molverhältnis von HF/HCFC-124 auf 4,
die Strömungsgeschwindigkeit von
HCFC-124 auf 30 Nml/min und die Strömungsgeschwindigkeit von HF
auf 120 Nml/min gesetzt wurde. Die Reaktionsergebnisse sind in der
Tabelle 8 gezeigt. Tabelle 8
Vergleichsbeispiel 4Comparative Example 4
Die
Fluorierungsreaktion von HCFC-124 wurde unter ähnlichen Bedingungen wie in
Beispiel 5 durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass der in Vergleichsbeispiel 1 verwendete niedrig
fluorierte Katalysator eingesetzt wurde. Die Reaktionsergebnisse
sind in der Tabelle 9 gezeigt. Tabelle 9
Beispiel 6Example 6
Die
Fluorierungsreaktion wurde unter ähnlichen Bedingungen wie in
Beispiel 2 durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass HCFC-123 als Ausgangsmaterial verwendet wurde,
die Strömungsgeschwindigkeit
von HCFC-123 auf 30 Nml/min, die Strömungsgeschwindigkeit von HF
auf 120 Nml/min, W/Fo auf 4 (g·sec·Nml–1), das
Molverhältnis
von HF/HCFC-123 auf 4 und die Reaktionstemperatur auf 315°C gesetzt
wurde. Die Reaktionsergebnisse sind in der Tabelle 10 gezeigt. Tabelle 10
Vergleichsbeispiel 5Comparative Example 5
Die
Fluorierungsreaktion von HCFC-123 wurde unter ähnlichen Bedingungen wie in
Beispiel 6 durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass der in Vergleichsbeispiel 1 verwendete niedrig
fluorierte Katalysator eingesetzt wurde. Die Reaktionsergebnisse
sind in der Tabelle 11 gezeigt. Tabelle 11
Beispiel 7Example 7
Unter
Verwendung des gleichen Katalysators wie in Beispiel 2 wurde die
Fluorierungsreaktion unter Verwendung von Tetrachlorethylen (in
der Tabelle als C2Cl4 bezeichnet)
als Ausgangsmaterial durchgeführt. Die
Reaktion wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: die
Menge an zugeführtem
Tetrachlorethylen betrug 0,22 g/min; die Strömungsgeschwindigkeit von HF
betrug 270 Nml/min; das Molverhältnis
von HF/Tetrachlorethylen betrug 9; und W/Fo betrug 2. Die Reaktionsergebnisse
sind in der Tabelle 12 gezeigt. Hierbei sind in der Reaktion von
Tetrachlorethylen die Verhältnisse
von CFCs zu dem gesamten HCFC-123, HCFC-124 und HFC-125 (im Folgenden
als 12X bezeichnet) wie in der Tabelle gezeigt. Tabelle 12
Vergleichsbeispiel 6Comparative Example 6
Die
Fluorierungsreaktion von Tetrachlorethylen wurde unter ähnlichen
Bedingungen wie in Beispiel 7 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass
der in Vergleichsbeispiel 1 verwendete Katalysator in der Reaktion
von Beispiel 7 eingesetzt wurde. Die Reaktionsergebnisse sind in
der Tabelle 13 gezeigt. Tabelle 13
Beispiel 8Example 8
Die
Fluorierungsreaktion von Tetrachlorethylen wurde unter ähnlichen
Bedingungen wie in Beispiel 7 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass
1 mol-% Sauerstoff zu Tetrachlorethylen in dem Reaktionsgas zugeführt wurde.
Die Reaktionsergebnisse sind in der Tabelle 14 gezeigt. Eine signifikante
Verminderung der Katalysatoraktivität durch Abbau wurde selbst
nach einer Reaktion über
1,000 Stunden nicht beobachtet. Tabelle 14
Vergleichsbeispiel 7Comparative Example 7
Die
Fluorierungsreaktion von Tetrachlorethylen wurde unter ähnlichen
Bedingungen wie in Beispiel 8 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass
der in Vergleichsbeispiel 1 verwendete Katalysator in der Reaktion
von Beispiel 8 eingesetzt wurde. Die Reaktionsergebnisse sind in
der Tabelle 15 gezeigt. Tabelle 15
Wie in jedem Beispiel gezeigt, ist ersichtlich, dass, wenn Katalysatoren, welche die Bedingungen der vorliegenden Erfindung erfüllen, in den Fluorierungsreaktionen der Ausgangsmaterialien verwendet werden, die Bildung von CFCs vollständig geregelt werden kann und die Zielprodukte mit guter Selektivität selbst dann erhalten werden können, wenn die Reaktionsbedingungen und das Ausgangsmaterial modifiziert werden. Im Gegensatz dazu wird, wie in jedem Vergleichsbeispiel gezeigt, die Verwendung von Katalysatoren unter von den erfindungsgemäßen Bedingungen abweichenden Bedingungen keinen signifikanten Effekt auf die Regulierung der CFC-Bildung haben.As shown in each example, it can be seen that when catalysts satisfying the conditions of the present invention are used in the fluorination reactions of the starting materials, the formation of CFCs can be completely controlled and the target products can be obtained with good selectivity even if the reaction conditions and the starting material are modified. In contrast, as shown in each comparative example, the use of catalysts under conditions other than conditions of the invention will have no significant effect on the regulation of CFC formation.
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